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梁淑鈴

 

梁淑鈴 (Shu-Ling Liang)

職稱:助理教授

研究室名稱:星型膠細胞及神經突觸訊息生理研究室

最高學歷:博士

學校/國家:國立陽明大學生理學研究所/台灣

分機號碼:3688

電子郵件帳號slliang@mail.cgu.edu.tw

個人網頁網址:建構中

研究室現有:

博士後研究員

博士班研究生

碩士班研究生 2

專任研究助理 1

大學部專題生 1

工讀生 1

研究方向研究室特色

研究主題:

   膠細胞及神經突觸訊息生理研究室是國內目前少數研究腦神經突觸傳導及可塑性的實驗室之ㄧ,結合電生理學、藥理學、腦中酵素或蛋白質的定量及定性分析及動物行為觀察測試,本實驗室有三大研究方向。

1.探討動情素原(Estrogen)調控麩胺-麩胺醯胺循環及參與新生鼠的性別分化及生殖行為的神經細胞機制。

2.古柯鹼及安非他命調節轉錄胜肽CART對投射到胃腸的迷走神經運動背核神經元的放電活性及突觸訊息輸入的調控。

3.多巴胺第二型受體與麩胺-麩胺醯胺循環交互作用調控性別分化及生殖行為的神經細胞機制。

研究主題背景介紹:

一直以來,分佈於中樞神經系統內的膠細胞(glial cell)[包括星膠細胞(astrocytes)及寡突膠細胞(oligodendrocytes)],被認為只是附著在神經細胞上的輔助細胞 [“Glia”這個字源自希臘字的”gliok”,意思是黏膠 (glue)]。最近十幾年來的研究則發現,膠細胞的細胞膜具有各種神經傳遞物質的受體、離子孔道及轉運蛋白,當膠細胞膜上的受體結合上配合基(ligand)後,膠細胞能被活化,接著產生能沿著膠細胞之間傳播的鈣離子波(calcium wave)300—400微米遠。膠細胞也能分泌膠細胞傳遞物質(gliotransmitters),其中包括有麩胺(glutamate)及腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)等,進一步研究則發現膠細胞與其附著的神經細胞類似,具有促進突觸生成作用(synaptogenesis),調控神經可塑性(neuronal plasticity)及神經突觸傳遞(synaptic transmission)等功能,其中神經細胞與星膠細胞之間的麩胺麩胺醯胺循環(glutamate-glutamine cycle)則是在調控麩胺酸及丙基丁酸(GABA)神經元的神經突觸的可塑性(synaptic plasticity),扮演重要角色。

麩胺(glutamate),為一種興奮性的神經傳遞物質,從突觸前神經元的突觸小泡(synaptic vesicle)被釋放到突觸間隙(synaptic cleft) 後,除了快速的結合到突觸後神經元的麩胺酸受體外,約有80%多餘的麩胺酸則會被位於星膠細胞上的麩胺酸轉運蛋白(glutamate transporter)所回收,[此舉可避免過量的麩胺酸聚積在細胞外,造成神經興奮性毒性(excitotoxicity)],借此星膠細胞將回收的麩胺(glutamate)麩胺醯胺合成酶(glutamine synthetase)的催化下,轉換成麩胺醯胺(glutamine),星膠細胞又將麩胺醯胺(glutamine)釋放到細胞外液中,麩胺醯胺之後能再被位於麩胺酸神經元及丙基丁酸神經元上的麩胺醯胺轉運蛋白(glutamine transporter)回收到神經細胞內,神經細胞內的麩胺醯胺(glutamine)則會在麩胺醯胺酶(glutaminase)的催化下又被轉變為麩胺(glutamate),這整個過程,就是所謂神經細胞與星膠細胞之間的麩胺麩胺醯胺循環(如下圖)


 

圖示丙基丁酸神經元(GABAergic)神經突觸小泡內丙基丁酸(GABA)的貯存量受到星膠細胞回收麩胺(glutamate),合成麩胺醯胺(glutamine)的量及丙基丁酸神經元上的麩胺醯胺轉運蛋白回收的麩胺醯胺(glutamine)的能力,也就是麩胺麩胺醯胺循環的效能所調控。

有趣的是,由於麩胺(glutamate)是合成丙基丁酸(GABA)的前身物質(precursor),因此由丙基丁酸神經元上的麩胺醯胺轉運蛋白回收的麩胺醯胺(glutamine)麩胺醯胺酶(glutaminase)催化轉變而成的麩胺(glutamate),則會進一步經由麩胺酸脫羧酶(glutamic acid decarboxylase)的催化,而合成丙基丁酸(GABA),這些丙基丁酸則可被送入神經突觸小泡貯存,等待釋放。個人的研究結果發現在大鼠的腦海馬迴CA1錐狀細胞中,麩胺酸在丙基丁酸神經末梢細胞內(intra-terminal)濃度的多寡與丙基丁酸在神經突觸小泡內的貯存量成正性相關,而且經由這條循環路徑回收的麩胺酸可提供大約60%的丙基丁酸神經元突觸性傳遞所需的丙基丁酸(Liang et al., J. Neurosci., 2006)。由於麩胺(glutamate)及丙基丁酸(GABA)分別是哺乳類動物成體中最主要的興奮性及抑制性神經傳導物質,因此任何因素可以影響位於麩胺麩胺醯胺循環路徑酵素的活性,均可能會影響腦中麩胺酸及丙基丁酸神經元的突觸傳遞效能,進而破壞中樞神經系統興奮性及抑制性神經元的突觸傳遞的平衡性,若此平衡受干擾可能導致中樞神經系統疾病,例如: 癲癇症、憂鬱症或精神分裂症等。

研究方法:

1.Quantitative RT-PCR:定量特定腦核區mRNA的表現量。

2.西方墨點轉漬法(western blotting analysis): 用以定量參予麩胺-麩胺醯胺循環的酵素及轉運蛋白(transporter)的蛋白質含量變化。

3.免疫化學細胞染色法(immunocytochemistry): 用以定性參予麩胺-麩胺醯胺循環的酵素及轉運蛋白(transporter)的蛋白質表現或是用以鑑定所記錄神經細胞的種類。

4.動物行為觀察:生殖生理行為的觀察

5.腦薄片目視全細胞夾箝電生理紀錄(Visualized whole-cell voltage- or current- clamp recordings):最常用來偵測抑制性及興奮性突觸後電流或電位的變化[Inhibitory and Excitatory Postsynaptic Currents(IPSCs;EPSCs)]。除此之外,又包括記錄:

1.Miniature IPSCs (mIPSCs)miniature EPSCs (mEPSCs):反應靜態(basal level)下突觸小泡內抑制性及興奮性神經傳導物質的含量變化等。

2.Strontium evoked IPSCs Strontium evoked EPSCs; miniature evoked IPSCs (meIPSCs)miniature evoked EPSCs (meEPSCs):反應動態(active state)下突觸小泡內抑制性及興奮性神經傳導物質的含量變化、神經傳導物質的效能及突觸小泡的釋放機率等。

3.Spontaneous IPSCs (sIPSCs)spontaneous EPSCs (sEPSCs)Evoked IPSCs (eIPSCs)evoked EPSCs (eEPSCs)field Excitatory Postsynaptic Potential(fEPSP):測量神經突觸效能的變化(synaptic efficacy)

4.成對刺激(paired-pulse stimulation):決定突觸小泡的釋放機率及突觸前神經元因素是否參與神經突觸效能的變化。

5.Puffed GABA or Glutamate: 決定突觸後神經元因素是否參與神經突觸效能的變化。

6.配對神經元紀錄(pair-recording):直接同時紀錄突觸前後兩個神經元之間的電訊號傳遞。

7.膠細胞的基丁酸轉運蛋白電流(astrocytic GABA transporter current),星膠細胞的麩胺酸轉運蛋白電流(astrocytic Glutamate transporter current):間接反應神經元受興奮後,神經傳導物質基丁酸(GABA)麩胺(Glutamate)釋放到突觸間隙的含量高低。

最近五年所發表論文:

Peer-reviewed

1. Liang SL* (2017) Sex-differential dependency of glutamate-glutamine cycle for sustaining synaptic glutamate release in neonatal hypothalamus. (Submitted).

2. Liang SL*, Alger BE, McCarthy MM (2014) Developmental increase in hippocampal endocannabinoid mobilization: roles of metabotropic glutamate receptor subtype 5 and phospholipase C. J. Neurophysiol. 112:2605-2615. (*, corresponding author).

3. Liang SL*, Hsu SC, Pan JT (2014) Involvement of dopamine D2 receptor in the diurnal changes of tuberoinfundibular dopaminergic neuron activity and prolactin secretion in female rats. J. BioMed. Sci. 21:37 (*, corresponding author).

4. Liang SL*, Pan JT (2012) An endogenous dopaminergic tone acting on dopamine D3 receptors may be involved in diurnal changes of tuberoinfundibular dopaminergic neuron activity and prolactin secretion in estrogen-primed ovariectomized rats. Brain Res. Bull. 87:334-339. (*, corresponding author).

5. Liang SL*, Pan JT (2011) The spontaneous firing rates of dopamine-responsive dorsomedial arcuate neurons exhibit a diurnal rhythm in brain slices obtained from ovariectomized plus estrogen-treated rats. Brain Res. Bull. 85:189-193. (*, corresponding author)

6. Schwarz JM, Liang SL, Thompson, SM, McCarthy MM (2008) Estradiol induces dendritic spines on developing hypothalamic neurons by enhancing glutamate release independent of transcription: A novel mechanism for an organizational sex difference. Neuron 58:584-598.

  Published Abstracts

1. Tong YS, Hwang LL, Chen CY, Liang SL: Different regulations of CART peptides on firing rates and synaptic inputs of DMV neurons innervating stomach and cecum in rats. The 32th Joint Annual Conference of Biomedical Science, Taiwan, Taipei, Mar 25-26, 2017. (Submitted).

2. Tong YS, Hwang LL, Chen CY, Liang SL: Retrograde Labeling in vivo of vagal preganglionic neurons innervating stomach and cecum in rats by the carbocyanine dye DiO. The 31th Joint Annual Conference of Biomedical Science, Taiwan, Taipei, Mar 26-27, 2016. (P138).

3. Yeh CY, Liang SL: Sex differential effects of neonatal pretreatments of fluoroacetate or MSO to disrupt glutamate-glutamine cycle on adult reproductive behaviors in rats. EMBO Conference on neural development- function and dysregulation. Taiwan, Taipei, Dec 4-8, 2015. (p32)

4. Liang SL, Hsu SC: Diurnal changes of dopamine D2 and D3 receptor mRNA expression in medial basal hypothalamus of estrogen-primed ovariectomized rats. The 28th Joint Annual Conference of Biomedical Science, Taiwan, Taipei, Mar 23-24, 2013. (P564)

5. Liang SL, Lim SC: Blockade of neuronal glutamine uptake reduces quantal GABA content under active synapse in the mediobasal hypothalamus of neonatal rats. The 27th Joint Annual Conference of Biomedical Science, Taiwan, Taipei, Mar 17-18, 2012. (P415)

6. Liang SL: Blockade of glutamate-glutamine cycle does not change vesicular GABA content in neurons of neonatal hypothalamus under basal neuronal activities. The 7th Federation of Asian-Oceanian Physiology Society (FAOPS) Congress, Taiwan, Taipei, Sep 11-14, 2011. (PT05)

7. Liang SL, Huang YH: Sex differences in astrocyte glutamine synthetase and neuronal spinophilin protein expressions in neonatal hypothalamic brain slices. The 26th Joint Annual Conference of Biomedical Science, Taiwan, Taipei, Mar 19-20, 2011. (P848)

中文專書或文章

  1. 梁淑鈴 (2011, 十月):簡介腦神經疾病與星狀膠細胞麩胺酸—麩胺醯胺循環異常的關連。長庚醫訊,32卷10期,增刊第54-57頁。

 

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